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ツイストペアケーブル(Twisted pair cable、ツイステッドペアケーブル)は、撚り対線(よりついせん)とも言い、電線を2本対でより合わせたケーブルである。単なる平行線よりノイズの影響を受けにくい。TPケーブルと言う場合もある。イーサネットの特にLANでの配線に主に使われている。

本ページでは主にイーサネット用ケーブルについて説明する。最後にオーディオ信号用ケーブルについての説明がある。

◆歴史

1990年頃、イーサネットが大企業などに本格的に利用が始まるには、10BASE-2や10BASE-5の同軸ケーブルに代わってカテゴリー3レベルのUTPを使う10BASE-T規格が必要であった。当初、イーサネットが普及し始めた頃に10BASE-Tを使う場合はカテゴリ3のケーブルであった。日本国内では、10BASE-Tによるイーサネット接続が一般家庭・中小企業にも普及し始めたのは1990年代中頃であり、すぐに100BASE-TXが登場したために、パソコンショップ等の一般消費者向けの店頭でもカテゴリ3のものが見られる時期はごく短かった。LANとLANケーブルが普及してケーブルが初めて敷設される段階で既に、カテゴリ5のケーブルが用いられた。その結果1998年頃から普及価格帯に降りてきた100BASE-TXを、ハブとLANボードの交換だけで利用できることにつながり、移行にかかる手間やコストを大幅に削減しながらも高性能を得ることができた。

◆UTP

シールドが施されていないツイスト・ペア・ケーブルをUTP(Unshielded Twisted Pair、アンシールデッド・ツイステッド・ペアー)ケーブルと言い、電話線やイーサネットなどで使われる。取り回しが簡単で安価なため、特に高速伝送を求められないイーサネットのLAN用途に標準的に使用されている日経NETWORK 2004/3。

◆STP

UTPに対し、電線対にシールドが施されたものをSTP(Shielded Twisted Pair、シールデッド・ツイスト・ペアー)ケーブルという。これらはノイズが非常に多い工場内や野外、少しでも高い通信速度が必要とされる場面(例:1000BASE-CX)で使われる。またヨーロッパではSTPが主流であり、UTPはあまり普及していない。

STPを使用する際は接地の必要があるため、ハブなどもSTP対応機器を用いる必要がある。接地については、[外部リンク] 通信興行 > 技術情報 > 資料集 > LAN工事上の問題点・ノウハウのページにある[外部リンク] 資料に詳しく書かれている。

カテゴリー5対応STPなどでは1重、カテゴリー7(規格策定中)では2重シールドが施されている。

◇STPの問題点

STPのコネクタの外側には、ケーブルシールドに接続されたメタルシールドがあり、STP用の機器のRJ-45ジャックに装備されている信号シールドに接地されるが、STPに正式対応していないUTP用の機器類にSTPケーブルを使うとかえって問題が起きる可能性がある。シールドをきちんと接地しなければ逆にノイズが乗ってしまうという性質があり、一般に使用する際には、UTPと比較して、またSTPの安易な紹介・宣伝記事に対しても、より注意が必要である。

STPケーブルはシールドそのものでだけでなく、銅電線が太い場合や、内部にスペーサー等が含まれているものがあり、UTPケーブルと比べて太いことが多かった。

しかしカテゴリー6以降はUTPでもセパレーターが必須になり、また銅線が太くなっていることなどから最新のカテゴリー6AケーブルではSTPの方が細くなっている。

高速伝送用のSTPケーブルは以下の点で問題があるため、一切の電気的ノイズが混入しない光ファイバー・ケーブルが使われることが多くなっている。

・ UTPに比べてやや高価格

・ 周波数の限界

◆技術

◇ノイズの原因

信号ケーブルであるツイステッド・ペアー・ケーブルは、ノイズ混入を避ける事が最大の技術的課題である。ノイズの混入ルートは2つあり、内部からのノイズと外部からのノイズである。

内部ノイズ

;漏話

:特に大きな問題となる混入原因は、他の銅線に流れる信号が作る電磁誘導によって引き起こされる「漏話」(クロストーク)である。周波数が高くなると、電磁誘導の効果も高くなり漏話が起き易くなる。

;反射

:周波数が高くなると銅線の交流抵抗、つまりインピーダンスの変化している箇所で反射が起こりやすくなる。

;外部ノイズ

:外部からもノイズは混入してくる。電源ケーブルやラジオ・TVの電波などである。

◇ノイズ混入の回避

外部からのノイズはシールドによってかなり減らすことが出来る。また、2本の電線によりをかけて「より対線」にすることで、ノイズの働く電磁界の向きを互い違いにして、影響を最小限にする工夫を行っている。出来るだけ漏話を避けるために、よりのピッチをより対線ペアごとに変えて、同じ向きに長い区間で向き合わないようにしたり、より対線ペアごとにシールドをかける。

◇高周波数

ケーブルを流れる電気信号は高い周波数ほど減衰しやすいため、高周波数対応のケーブルはそれだけ太い銅線の使用が必要となる日経NETWORK 2004/3。

市販のイーサネットケーブルは殆どが撚り芯線である。電話線は、古い屋内配線ではベル線と呼ばれる単芯線(ツイストペアではない2線平行)が使われていたが、近年では撚り芯線(ツイストペア)や、4本の線をひとまとめに撚り合わせたカッド線(対打ち線)が多い。

◆カテゴリ

ツイストペアケーブルはいくつかのカテゴリに分かれて規格化されている。主な利用目的などを以下に示す。

・ カテゴリー1: 4芯2対で電話線等に。電線#通信用ケーブルも参照。

・ カテゴリー2: 8芯4対でISDN等に。

・ カテゴリー3: 10BASE-T等に。16MHzまで対応。

・ カテゴリー4: トークンリング、ATM等に。

・ カテゴリー5: 100BASE-TX等に。100MHzまで対応。

・ エンハンスドカテゴリ5 (Cat5-e): 100BASE-TX、1000BASE-T等に。

・ カテゴリー6: 1000BASE-TX、10GBASE-T等に。ケーブル中央に十字型の仕切りを設けることでケーブルのねじれなどによる損失を防止した。250MHzまで対応。

・ エンハンスドカテゴリ6(Cat6-e): 10GBASE-T等に。カテゴリ6をさらに改良(オーグメンテッドカテゴリ6と異なり、シールドは無い)した。伝送周波数帯域幅は500MHz。Cat6との価格差も小さい。正規の規格ではないためサポートは限定的。

・ カテゴリー6A(Augmented Cat6A): カテゴリ6をさらに改良し、10GBASE-T等に対応したもの。伝送周波数帯域幅は500MHz。

・ カテゴリー7: 10GBASE-T等に。8芯4対を対毎に箔によりシールドし、さらに同軸ケーブルと同様に全体を編組線でシールドしている。STPのみ。現在規格策定中。

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